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基于无人机高光谱遥感的草地退化指示物种的识别——以若尔盖高原高寒草甸为例

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基于无人机高光谱遥感的草地退化指示物种的识别——以若尔盖高原...

作者：刘维鸿云南大学

学位级别：硕士

草地作为人类所需物质的供给库,近年来随着社会经济的快速发展和人口的剧增,草地面临不同程度的退化。草地退化指示物种的识别和量化统计是草地监测的基础,也是当地政府实施草地治理政策的依据。无人机高光谱由于其图谱合一、机动性强... 详细信息

草地作为人类所需物质的供给库,近年来随着社会经济的快速发展和人口的剧增,草地面临不同程度的退化。草地退化指示物种的识别和量化统计是草地监测的基础,也是当地政府实施草地治理政策的依据。无人机高光谱由于其图谱合一、机动性强、灵活性大、获得的图像具有高空间分辨率和高光谱分辨率的特点,被应用到草地监测中。本文以青藏高原典型泥炭沼泽分布区域若尔盖高原为研究区,以无人机高光谱数据和地物光谱仪实测数据为基础,结合野外调查,通过不同的高光谱指示物种识别方法完成了该区域草地退化指示物种的识别,并通过对比,验证了两种方法的识别精度,并分析了不同退化梯度退化指示物种的差异,为该地区草地退化遥感监测提供科学的依据。本文主要研究结果如下:(1)标准地物光谱数据库的构建。本文通过手持光谱仪在野外的实测,利用View Spec Pro软件,完成了对其平均光谱的计算以及后续的一系列处理,最终完成了12个样地标准光谱数据的建立。研究结果表明:相同的退化样地中不同物种的光谱曲线反射率是不相同的,因此可以用基于其光谱曲线的特性将不同的草地物种进行分类。(2)高光谱影像端元提取。本文利用顶点成分分析(VCA)、正交子空间投影(OSP)、连续最大角凸锥(SMACC)三种方法从所获取的12个样地高光谱图像上提取了端元光谱。结果表明:在沼泽土、泥炭土、草甸土样地中,当物种数量较多时,顶点成分分析(VCA)对影像上植被端元光谱提取能力较强;当物种数量较少时,三种方法提取能力基本相同。但是对于严重退化的沙化样地中,正交子空间投影(OSP)对于高光谱影像端元提取能力较强。(3)3种端元光谱匹配技术。本文通过光谱角匹配(SAM)、光谱特征拟合(SFF)、二进制编码(BE)三种光谱匹配方法将影像光谱和光谱库中的光谱进行比对分析,通过加权赋分的方法,最终确定了每幅影像端元光谱的类别。研究结果表明:在12个样地中,三种光谱匹配方法对于草地优势物种赋分结果从高到低依次为二进制编码(BE)>光谱角匹配(SAM)>光谱特征拟合(SFF),二进制编码的光谱匹配方法更适用于该地区。(4)高寒草甸物种识别分类。本文使用了光谱角制图(SAM)和光谱信息散度(SID)两种分类完成了该区域草地物种空间分布图,并对其结果进行了验证。研究结果表明:从该区域草地优势物种分类精度可以看出,基于完整波形的分类方法分类精度最高,分类精度在61%-100%之间,总体分类精度在47.73%-87.5%之间,Kappa系数在0.27-0.81之间。说明光谱角制图(SAM)的分类方法更适用于该地区草地物种的分类识别。

关键词：高光谱指示物种端元端元识别光谱角制图光谱信息散度

基于HJ1-A影像的高光谱混合像元分解技术及应用的研究

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基于HJ1-A影像的高光谱混合像元分解技术及应用的研究

作者：张洋洋山东师范大学

学位级别：硕士

高光谱(Hyperspectral)遥感是20世纪末地球观测系统中最重要的技术突破之一,随着定量化研究的不断深入,高光谱遥感技术以其光谱分辨率较高的特点受到国内外的广泛关注,并在资源、环境、城市、生态等领域得到了广泛应用。遥感技术在各领... 详细信息

高光谱(Hyperspectral)遥感是20世纪末地球观测系统中最重要的技术突破之一,随着定量化研究的不断深入,高光谱遥感技术以其光谱分辨率较高的特点受到国内外的广泛关注,并在资源、环境、城市、生态等领域得到了广泛应用。遥感技术在各领域中显示出越来越大的优越性和重要性同时,也面临的一个突出问题就是混合像元(mixed pixel)问题。混合像元的问题若得不到很好的解决,将会给遥感的后续应用研究带来较大的误差。本次研究围绕HJ-1A高光谱数据展开,对高光谱数据进行有效波段的选取,坏线的修复和条带的去除,大气校正,几何精纠正的预处理。在大气校正中选择黑暗像元法,几何纠正采用与数据源相同的投影系统,人机交互式进行,误差控制在0.1以内。在充分研究像元组分分解理论、掌握高光谱数据特征的基础上,运用MNF变换—PPI—n-D散度可视分析来选择和调整端元,在确定端元光谱后将其输入到线性光谱混合模型中进行像元组分分解,得到各地物的组分分量图,并依据混合像元分解的结果得到研究区的土地覆盖图,再利用高分辨率航片来做精度分析和结果验证。将分类结果同监督分类的最大似然法比较和非监督分类的ISODATA相比较,证明混合像元分解后分类精度得到很大的提高以及验证混合像元分解的可行性。本次研究是中德科技合作与交流项目(2007DFB70200)和山东省自然科学基金(Y2008E10)的资助下进行的。

关键词：高光谱数据像元端元线性光谱混合模型

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东太平洋海隆13° N含金属沉积物研究

东太平洋海隆13° N含金属沉积物研究

作者：武力中国科学院研究生院（海洋研究所）

学位级别：硕士

本文对采自东太平洋海隆13°N附近的三个箱式沉积物岩心E271，E272和E53的多项指标进行了综合研究。这三个岩心上部为红棕色，下部为黄绿色。2003年，样品刚刚被采集上船时含有大量有孔虫。现在这些有孔虫已经大部分溶解。>63微米组分... 详细信息

本文对采自东太平洋海隆13°N附近的三个箱式沉积物岩心E271，E272和E53的多项指标进行了综合研究。这三个岩心上部为红棕色，下部为黄绿色。2003年，样品刚刚被采集上船时含有大量有孔虫。现在这些有孔虫已经大部分溶解。>63微米组分中发现了硅藻，这些硅藻有的完好，有的被部分溶蚀，有的则以碎片形式存在，且观察到硅藻碎片的比例随深度增而增加。表明溶蚀发生在埋藏后。粒度数据显示样品为（含钙）粘土质粉砂，平均粘土/粉砂比为0.5，几乎不含砂组分。样品富集Fe，Mn，P以及多种微量过渡族金属元素。表现出明显的含金属性质。早期成岩作用对三个岩心影响程度不同。在早期成岩作用影响下，对氧化还原电位敏感的元素如Mn，Co等发生了向上的迁移。样品的物源端元主要是生物碳酸钙，陆原碎屑和热液物质。生物Si和Ba，以及水成物质也占有一定比例。样品含有大量的非晶质Fe，Mn氧化物/氢氧化物，还含有显著含量的石英，长石，磁铁矿，碳酸钙，食盐，蒙脱石，伊利石，高岭石+绿泥石。其中蒙脱石为Fe-蒙脱石，为生物硅和Fe氧化物/氢氧化物反应而形成，且极有可能在深海环境中成为REE的有效吸附剂。全岩REE页岩标准化配分模式显示明显的负Ce异常，弱的正Eu异常和HREE略富集的特征。表明海水和热液流体是REE的主要来源，且海水起着主要作用。三个岩心所记录的沉积速率为1.13-1.52cm/kyr。由于热液活动的影响，沉积速率比该地区背景沉积速率高。E271岩心下部层位曾遭受了底流的侵蚀。而整个E53岩心都受到了这种底流的影响，使得其实测沉积速率与理论沉积速率相当不一致。实测沉积速率和理论沉积速率都能被合理的解释。实测沉积速率反应了物质在沉积物中的最终累积量。而理论沉积速率则代表潜在的热液活动的影响程度。通过对E272岩心孔隙率的研究发现E272孔隙率随深度变化的关系符合稳态压缩模型的经验拟合公式。从而表明在沉积物-水界面处，孔隙水中溶解物质的交换主要依赖分子扩散机制。而在沉积物内部，自下而上的孔隙水流动模式则可能是孔隙水中溶解物质迁移的主导机制。这对进一步研究其早期化学成岩作用具有很好的指导意义。

关键词：含金属沉积物粒度矿物学地球化学顺序提取端元孔隙率 U-系

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高光谱图像线性解混算法研究

高光谱图像线性解混算法研究

作者：聂明钰山东大学

学位级别：硕士

三维的高光谱图像同时包含成像地物的空间信息和丰富的反射光谱信息,具有覆盖波段广,快速无损,光谱信息含量充分等特点。在高光谱图像丰富的光谱信息基础上,使用图像分析与模式识别的相关算法,可以实现对成像地物的有效分类和识别。因此... 详细信息

三维的高光谱图像同时包含成像地物的空间信息和丰富的反射光谱信息,具有覆盖波段广,快速无损,光谱信息含量充分等特点。在高光谱图像丰富的光谱信息基础上,使用图像分析与模式识别的相关算法,可以实现对成像地物的有效分类和识别。因此,高光谱成像技术在农业和军事上有着非常广泛的应用。由于自然地物分布的复杂性以及高光谱图像较低的空间分辨率,图像中的某些像元中不止含有一种物质,该类像元称作混合像元。当混合像元存在时,将该类像元分为哪一类都不合适,因此大大降低了对地物分类识别的准确性。为了解决混合像元的问题,需要将混合像元进行亚像元级别的分解,该过程称作混合像元解混。混合像元解混,是利用几何、统计、建模等方法,分解出混合像元中不同的基本组成物质(端元),以及基本组成物质在每个像元中所占的比例(丰度)。在进行混合像元解混之前,首先需要建立混合模型。基本的混合模型为线性混合模型和非线性混合模型。线性混合模型不考虑像元内部基本物质在成像过程中的相互影响,认为高光谱图像中的像元是端元和丰度的线性组合。与非线性混合模型相比,线性模型具有建模简单物理意义明确等优点,因此目前常用的解混算法一般是基于线性混合模型的。本文研究的重点是对高光谱图像线性解混算法的研究。本文首先概述总结了三类不同的基于线性混合模型的解混技术。基于几何的解混技术分为端元提取和丰度反演技术两部分。端元提取技术利用高光谱图像数据的空间特性,通过寻找单形体的顶点来获得端元。非监督的解混技术在没有其他外在信息的条件下,利用高光谱数据自身丰富的光谱信息以及空间信息进行解混。基于光谱库的稀疏解混技术利用已有的光谱库,结合稀疏性约束解混出图像的端元和丰度。在对三类解混技术概述总结的基础上,本文提出了模糊C均值解混(fuzzy c-means unmixing, FCMU)方法和基于分块的VCA端元提取方法。(1) FCMU将聚类理论和模糊理论引入高光谱解混模型。聚类理论使得解混得到的端元具有一定的物理意义和较高的准确度。模糊理论使得解混所得相对丰度满足实际丰度非负性以及和为1的约束。FCMU在已知端元个数的情况下,利用目标函数和迭代算法同时求出高光谱图像中的端元和相对丰度。实验结果表明FCMU提取的端元准确度有很大的提高。(2)针对VCA(vertex component analysis)端元提取时容易遗漏端元,提取精度不高的问题,本文提出了基于分块的VCA端元提取方法。该方法的基本思想是,将复杂环境的高光谱图像用一定的非监督分类方法,分为多个相对简单的图像部分,对分块后的各个块内区域使用VCA提取端元,从而在一定程度上降低了全局图像的噪声对算法的影响,避免了遗漏主要端元,提高了端元提取的准确度。在实验部分使用不同空间复杂度的两类高光谱图像数据进行算法测试。实验结果表明,基于分块的VCA端元提取方法提取端元的精度和反演丰度的准确度上都有很大的提高。

关键词：高光谱图像解混混合像元线性混合模型端元丰度

一种基于高维空间凸面单形体体积的高光谱图像解混算法

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自然科学进展 2004年第7期14卷 810-814页

作者：耿修瑞张兵张霞郑兰芬中国科学院遥感应用研究所遥感科学国家重点实验室北京100101

基于三角形中一个简单的含量与体积比的关系 :三角形ABC内的任何一点P与三角形任意两个顶点 (比如B ,C)构成的面积PBC与整个三角形ABC的面积之比即为另一个顶点A在P中的含量 .将其推广并且严格证明了上述规律对于高维空间中凸面单形体... 详细信息

基于三角形中一个简单的含量与体积比的关系 :三角形ABC内的任何一点P与三角形任意两个顶点 (比如B ,C)构成的面积PBC与整个三角形ABC的面积之比即为另一个顶点A在P中的含量 .将其推广并且严格证明了上述规律对于高维空间中凸面单形体仍然成立 .基于上述结论 ,对在Cuprite获取的AVIRIS数据进行了光谱解混的实验验证 ,取得了良好的实验效果 .

关键词：高维空间凸面单形体体积高光谱图像解混混合像元端元遥感

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多光谱图像混合像元分类技术研究

多光谱图像混合像元分类技术研究

作者：齐建成解放军信息工程大学

学位级别：硕士

本文研究了多光谱图像混合像元分类中的若干关键问题,重点讨论了端元数目自动确定、初始端元自动获取、端元快速提取和高精度混合像元分类等理论和方法。论文的主要工作有: 1.归纳总结了多光谱图像混合像元分类中两个关键环节(即端元提... 详细信息

本文研究了多光谱图像混合像元分类中的若干关键问题,重点讨论了端元数目自动确定、初始端元自动获取、端元快速提取和高精度混合像元分类等理论和方法。论文的主要工作有: 1.归纳总结了多光谱图像混合像元分类中两个关键环节(即端元提取和丰度估计)的研究现状,阐述了现有理论和方法的不足,指出了需要解决的主要问题。 2.深入研究了端元提取和丰度估计理论与方法,讨论了线性和非线性混合光谱的产生机理以及线性和非线性混合像元分类模型的适用情况,探讨了混合像元分类精度的评价标准,阐述了影像在其特征空间中形成的凸面单体与端元的关系,实验定量比较了四种端元提取方法在精度、效率、抗噪能力、对局外点的敏感性等性能指标,分析了混合像元分类精度的影响因素,得出了若干重要结论。 3.研究了端元数目自动提取方法,论述了端元光谱间的独立性关系,提出了基于端元独立性的端元数目自动提取方法。实验表明:该方法不仅能够从原始影像数据中直接确定合理的端元数目,而且比现有方法的效率高很多。 4.研究了初始端元及端元搜索策略对端元提取算法稳定性的影响,阐述了算法不稳定问题的主要解决途径,提出了一种新的初始端元自动获取策略,简化了算法复杂度,提高了端元提取精度。 5.研究了高维影像特征空间中凸面单体边界的特点,提出了用二维散点图边界的并集近似代替高维凸面单体边界的思想,解决了高维凸面单体边界提取的难题。论述了凸面单体边界与端元的关系,提出了一种端元快速提取算法——单体边界算法。实验表明,该算法不仅能够获得期望的端元提取结果,而且能够极大地缩小端元搜索范围,大幅度提高端元提取速度。 6.研究了决策二叉树在遥感影像分类中的应用,将决策二叉树引入混合像元分类,设定了合理的决策判断条件,提出了基于决策二叉树的混合像元分类算法。实验表明:该算法能够减小端元相关性对分类结果的影响,提高分类精度。

关键词：混合像元分类端元端元提取丰度估计混淆矩阵凸面单体单体边界端元独立性决策二叉树

基于MODIS遥感数据混合像元分解的小麦识别及其面积估算

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基于MODIS遥感数据混合像元分解的小麦识别及其面积估算

作者：蔡薇山东师范大学

学位级别：硕士

我国北方小麦生产在全国粮食生产中占有举足轻重的地位。及时掌握小麦播种面积、长势及产量信息,对加强小麦生产管理,进一步挖掘生产潜力,对政府部门制定科学合理的粮食政策,确保国家粮食安全,具有十分重要的意义。目前,大尺度农情监测... 详细信息

我国北方小麦生产在全国粮食生产中占有举足轻重的地位。及时掌握小麦播种面积、长势及产量信息,对加强小麦生产管理,进一步挖掘生产潜力,对政府部门制定科学合理的粮食政策,确保国家粮食安全,具有十分重要的意义。目前,大尺度农情监测最直接、最经济的手段是依托于遥感技术。特别是近几十年来,遥感已经迅速发展成为一门综合性技术学科。遥感作为地球信息科学的前沿技术,具有数据客观、现势性好的特点,可以在较短时期内连续获取大范围的地面信息。因此,将其作为农情监测的手段具有得天独厚的优势。基于遥感的农作物种植面积提取的关键技术是对地物类型的准确识别。但由于受到传感器空间分辨率及地表地物类型多样性等约束的限制,混合像元普遍存在于遥感影像中,致使地物类型的判别精度难以提高。在综合比较国内外常用混合像元分解模型优缺点的基础上,优选具有较为成熟、可操作性强、拟合能力好的线性光谱混合模型对研究区内的MODIS数据进行混合像元分解实验,并进一步以小麦为主要研究对象进行种植面积的提取。与采用端元反射率作为分解因子的传统分解方法相比而言,本文尝试引入归一化植被指数(NDVI)、增强植被指数(EVI)和差值植被指数(DVI)作为新的混合像元分解因子,并经精度评价指标体系验证,确定了增强植被指数(EVI)为最佳的分解因子。菏泽位于鲁西南平原地区,境内气候属暖温带季风型大陆性气候,为农作物的生长提供了极为有利的条件,是山东主要的小麦生产基地,因此,选取菏泽地区作为本课题中的研究区。优选具有高光谱分辨率、高时间分辨率和适中空间分辨率的MODIS数据作为遥感数据源,经过大气校正、“双眼皮”效应消除、地理定标、影像剪切及融合等预处理过程,获得满足研究所需的遥感资料。建立基于菏泽地区MODIS数据的归一化植被指数、增强植被指数和差值植被指数时间序列。地物终端像元和纯度的确定对混合像元分解精度具有关键性作用。通过提取分析不同生育期内各种地物类型的植被指数变化曲线,发现不同地物在植被指数时间序列中具有各自独立的波动规律。将决策树分类法的优势融入混合像元分解,利用决策树确定地物类型识别的阈值区间,进而构建基于植被指数时间序列的端元提纯模型。对Landsat5 TM数据采用监督分类,根据分类结果图提取小麦种植区域,并进行像元积聚分析,将其结果作为MODIS混合像元分解精度的评价标准,得到如下结论:混合像元的分解精度受地表粗糙度的影响较大,在大田区内的像元分解精度优于混合种植区内的像元分解结果;对端元提纯前后的混合像元分解结果进行对比分析,结果显示端元经过提纯模型后混合像元分解总量精度、像元精度分别提高了6.32%和2.60%;在总量精度方面,经过EVI时间序列端元提纯模型后的混合像元分解结果较传统的仅依据反射率的分解结果高出5.12%,更优于经NDVI、DVI时间序列端元提纯模型后的分解精度7.88%和1.45%;在像元分解精度方面,经过EVI时间序列端元提纯模型后的混合像元分解结果较单纯对反射率数据分解结果的高出2.83%,高于基于NDVI时间序列的混合像元分解结果5.27%,仅略低于基于DVI时间序列混合像元分解结果0.88%,总体而言,基于EVI时间序列的线性像元分解模型是最佳的混合像元分解方法。在中德科技合作与交流项目(2007DFB70200)和山东省自然科学基金(Y2008E10)的资助下,本文从我国农情信息需求出发,研究如何充分利用多时相高光谱遥感数据实现小麦类型、面积等信息的识别、提取和动态监测,发展基于遥感信息、具有较高精度保证的小麦识别与面积估测方法,探索性建立具有较高可行、经济和现势性的业务化运行方法。该项目的研究成果不仅具有较高的经济和社会效益,且对推动我国农情信息调研现代化具有重要的学术和应用价值。

关键词：小麦混合像元时间序列影像决策树分类端元 MODIS

基于线性混合光谱模型的遥感岩性信息提取研究

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基于线性混合光谱模型的遥感岩性信息提取研究

作者：余琳成都理工大学

学位级别：硕士

混合像元分解一直是遥感学科研究热点问题之一,线性混合光谱模型是解决混合像元分解的有效方法,根据分解算法限制条件不同可以分为无约束条件的混合光谱分解、部分约束条件的混合光谱分解以及完全约束条件的混合光谱分解。混合像元分解... 详细信息

混合像元分解一直是遥感学科研究热点问题之一,线性混合光谱模型是解决混合像元分解的有效方法,根据分解算法限制条件不同可以分为无约束条件的混合光谱分解、部分约束条件的混合光谱分解以及完全约束条件的混合光谱分解。混合像元分解在土地利用分类、农作物面积提取和植被覆盖度提取研究较多,但在岩性提取方面研究较少,大部分岩性提取都是传统基于逐个像元进行,因此本文利用Hyperion高光谱数据,以西藏境内达孜县与墨竹工卡县之间的交界处作为研究区域,开展基于线性混合光谱分解的岩性提取。取得的主要研究成果如下:(1)对EO-1卫星Hyperion高光谱数据开展数据预处理。通过波段去除、条纹及坏线修复、大气校正、影像裁剪等数据预处理过程获得研究区真实反射率图像。(2)岩石波谱数据获取与分析。通过设计野外岩石采集路线,利用ASD光谱仪在室内获得岩石波谱数据,开展波谱数据处理,建立研究区岩性波谱库。在此基础上进行岩性波谱分析,查明了同一岩性的风化面反射率值与新鲜面反射率值大小差异但两者波谱特征曲线却基本一致的规律。(3)通过分析多种端元提取算法,优选适于岩性分类的端元提取算法。PPI、SMACC、N-FINDR三种端元提取算法应用广泛且易于实现,利用三种算法对研究区进行端元提取,并采用传统SAM方法开展岩性分类,分析比较三种方法提取的端元光谱及岩性分类效果。研究表明:N-FINDR端元提取法要优于PPI法和SMACC法,PPI法受人为因素的限制提取的端元信息不够完整,SMACC法提取的端元精度偏低较为不稳定。(4)分析线性混合光谱模型下的三种丰度反演算法,选出最优算法进行岩性提取。通过探讨三种丰度反演算法:无约束条件的最小二乘法(UCLS)、部分约束条件的最小二乘法(SCLS)、完全约束条件的最小二乘法(FCLS),利用三种算法对研究区进行丰度反演,得到三种反演结果的RMSE值分别为0.0435、0.0378、0.0223,并通过分析评价得到线性混合光谱分解算法的岩性提取精度,总体精度为87.71%,Kappa为79.82%。研究表明:完全约束的最小二乘法的精度最高,且与传统SAM岩性提取相比,基于完全约束条件的线性混合光谱分解能进一步提高岩性提取精度。

关键词：高光谱遥感线性混合光谱分解端元丰度反演岩性提取

基于最大似然分类的宁夏红寺堡灌区的景观变化

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基于最大似然分类的宁夏红寺堡灌区的景观变化

作者：喻小倩西南大学

学位级别：硕士

宁夏红寺堡灌区是宁夏扶贫扬黄工程的主体灌区,是国家重点建设项目。它的实质就是在荒漠中开发绿洲的过程。文中采用线性光谱混合分解和最大似然分类相结合的遥感分类技术,对红寺堡土地覆被景观变化进行研究,以更快更好的掌握土地覆被... 详细信息

宁夏红寺堡灌区是宁夏扶贫扬黄工程的主体灌区,是国家重点建设项目。它的实质就是在荒漠中开发绿洲的过程。文中采用线性光谱混合分解和最大似然分类相结合的遥感分类技术,对红寺堡土地覆被景观变化进行研究,以更快更好的掌握土地覆被信息在开发前的状态,为研究红寺堡灌区开发前后土地覆被景观的演化过程提供基础,为生态治理提供依据。以宁夏红寺堡灌区为主要的研究区域,在广泛收集研究区域内的TM遥感数据和自然环境、社会经济等方面的资料基础上,采用各种遥感信息技术提取信息,主要利用RS、GIS软件对宁夏红寺堡灌区1989、1999、2003和2008年四个时期的遥感信息进行提取。在对红寺堡的遥感影像进行几何校正和辐射校正等处理之后,采用传统的监督分类方法-最大似然分类进行分类划分,过程中着重考虑了该区域混合像元对分类结果的影响,通过分析比较,采用的是线性混合分解模型分解混合像元,从而可得到各个地物类型所占的面积百分比,在此基础之上,选择训练样本进行分类,得到的分类精度较高,可满足实际应用需求。在完成遥感分类之后,应用景观生态学原理和方法,利用FRAGSTARTS景观格局指数分析软件根据研究需要,选取相关的景观格局特征指数和景观要素斑块特征指数,并利用选取的相关指数对研究区域不同年份的景观格局及其动态变化进行了比较系统的分析,即分别从景观水平和景观类型两个尺度上分析了红寺堡1989、1999、2003和2008年四个时期的景观格局和动态变化,并通过转移矩阵分析了各景观类型的转化特征,最后分析了人工沟渠廊道的结构特征以及对景观格局的影响。研究结果表明：（1）红寺堡灌区混合像元现象尤为严重,采用线性光谱混合分解能较好的分解混合象元,能够广泛应用于地表信息的分类和提取。四个时相得到的均方根误差平均值都小于0.004,方差都小于0.005,混合像元分解较为成功。（2）通过主成分变换的前三个波段表达了原始影像99.26%的信息,压缩了数据维数,去除了波段之间的多余信息,抑制噪音,使各波段相互独立,排除了地物信息的相互干扰。利用它各波段的散点图选择端元,物理意义明确,选择的端元也比较纯。（3）红寺堡灌区从1989年到2008年,在人为作用不断干扰下,景观格局变化显著,斑块数目增加,破碎度增大,分维数减少,景观形状变得比较规则简单。在1989年的主要景观类型为草地,占总体面积的23.4%,到2008年主要为沙地,占总体面积的46.12%,沙化现象严重,而耕地却逐年增加,这是由于人类活动直接影响的结果,人们大量开垦草地为耕地,草地,灌木林一部分沙化,一部分转化成了耕地。（4）在宁夏红寺堡灌区,1989年开发前不存在沟渠,在1997年灌区开发后,1999年,2003年,2008年干渠密度分别为0.95,1.13,1.21,密度逐渐增加,沟渠网络结构日趋复杂,直接影响灌区的景观结构类型。灌区内景观多样性指数和均匀度指数都呈成增加趋势,景观要素类型的丰富度随沟渠网络结构复杂性的增加而增加。

关键词：混合象元端元线性光谱混合分解最大似然分类景观指数沟渠